[发明专利]一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法

说明书

一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法，属于裂缝检测领域。是根据Rizkalla气体泄漏方程建立，由承压壳体壁的微小贯穿裂缝的气体泄漏率反演裂缝尺度，可敏感反映待测区域是否发生贯穿开裂。该装置包括泄漏响应组件、密闭罩、降压装置、气压检测组件、摄影记录组件、处理组件、显示组件。使用时，泄漏响应组件的开口端贴合待测区域，密闭罩将若干个泄漏响应组件包围在内，降低密闭罩内气压；通过泄漏响应组件和气压检测组件上定位点的位置变化反映弹性膜的变形，据此分别推算待测区域的气体泄漏率和密闭罩内气压；结合从摄影记录组件记录的裂纹图像中提取的裂纹长度，代入分析模型得到壳壁待测区域裂缝的综合尺度。

技术领域

本发明属于裂缝检测领域，具体涉及一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法。

背景技术

在工程结构分析中，受损结构的开裂状况评估有着重要意义，通常以壳体壁的开裂表征壳体结构的功能性破坏，特别是受损壳体壁的贯穿裂缝，会导致密闭壳体内气体的加速泄漏，引发安全事故。试验研究表明，完好无损伤壳体的气体密闭性是良好的，而发生损伤、破坏的壳壁给气体泄漏提供了通道，泄漏率有时可快速提升40倍以上，但仍多属于低速泄漏状态。

承压壳体壁的开裂面一般不是平直的，而且开裂面的前缘也往往不严格沿着结构表面的法线方向，裂缝的开度与深度难以直接量取，也不易判断裂纹是否已经贯穿壳壁。当前已有一些裂缝的检测技术，仍主要是直接检测法，如对直接采集的裂纹图像或通过CT、超声信号获取的图像作特征提取，量取裂纹尺寸；还有破坏性的间接检测法，如对大开裂的墙体，将黏土挤压至缝隙中成形，通过测量黏土的宽度间接得到裂缝开度。在工程中，除了需要明确已有裂缝的形态之外，也很关注微裂缝的发展直至贯通的过程，尤其是裂纹发生贯通的时刻，这对工程预警有着重要作用，对此还缺乏简易有效的监测手段。承压壳体壁的气体泄漏率可作为裂缝的发展与贯穿的敏感的间接指标。

本发明根据微小贯穿裂缝的泄漏率测定，反演壳体壁的开裂程度，可敏感反映目标区域是否发生贯穿开裂，据此建立有效的数学模型估算受损壳体壁裂缝的综合开度。为了测裂缝的气体泄漏率，本发明提出了一种通过泄漏气流引起的弹性膜变形间接推算泄漏率的方法。本发明将传统的壳壁内侧加压模式改为外侧的局部降压模式，使得对大型壳体结构的检测更易操作，且避免了加压过程对壳体的再次破坏。为此，针对局部开裂问题，建立的一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法，有效丰富了这一领域的快速监测技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置及方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明的技术方案：

一种基于气体泄漏率测定的承压壳体壁裂缝尺度的检测装置，包括泄漏响应组件1、密闭罩2、降压装置3、气压检测组件4、摄影记录组件5、处理组件6和显示组件7；

所述的密闭罩2用于提供密闭的检测环境；所述的降压装置3设置在密闭罩2的侧面，用于降低密闭罩2内的气压；气压检测组件4设置在密闭罩2的侧面，用于检测密闭罩2内的气压，包括圆筒、距离感应器43和弹性膜B41；圆筒的筒壁与密闭罩2密封连接，弹性膜B41设于圆筒内端，距离感应器43设于圆筒外端，弹性膜B41上设有定位点B42；所述的泄漏响应组件1设于密闭罩2内，包括圆筒和弹性膜A12，用于通过弹性膜A12的形状变化反映待测区域的气体泄漏率；弹性膜A12设置于圆筒的内端，圆筒的外端开口，圆筒的筒壁上开设泄压孔14，弹性膜A12的外表面设有若干定位点A13；

所述的摄影记录组件5设于密闭罩2的顶面，镜头正对泄漏响应组件1圆筒内端的中心位置，用于记录待测区域内的裂纹图像和定位点A13的位置，安装时可利用定位点A13校正摄影记录组件5的位置。

处理组件6分别与气压检测组件4、摄影记录组件5、显示组件7连接，用于信息的接收、存储、处理及显示，计算裂缝尺度。